(57)【要約】【課題】  簡易にしてしかも質の高い高真空を得ることができる油拡散ポンプを提供する。【解決手段】  複数のノズル８の上方におけるケーシング１の軸心に駆動軸２０ａを位置付けて配設した電動機２０と、この電動機２０の駆動軸２０ａの周方向に配された複数枚の羽根２１ａからなる回転羽根２１とを具備し、電動機２０により回転駆動される回転羽根２１によってケーシング１内のノズル８の上方に飛散する油蒸気５ａをケーシング１の下方に押し戻す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーシングに納められて、該ケーシングの下方に油蒸気を噴出する複数のノズルを備えた油拡散ポンプにおいて、
前記複数のノズルの上方における前記ケーシングの軸心に駆動軸を位置付けて配設した電動機と、この電動機の駆動軸の周方向に配された複数枚の羽根からなる回転羽根とを具備し、前記電動機により回転駆動される前記回転羽根によって前記ケーシング内の前記ノズルの上方に飛散する上記油蒸気を前記ケーシングの下方に押し戻してなることを特徴とする油拡散ポンプ。
【請求項２】
前記回転羽根は、前記電動機により前記ケーシング内のガス圧における分子の平均自由行程を超える流速を得る回転速度で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の油拡散ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高真空を得る油拡散ポンプに係り、特にケーシング内に納められたノズルから噴出する油蒸気が吸気口側に侵入することを効果的に抑える簡易な構造の油拡散ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から真空蒸着装置や半導体製造装置、スパッタリング装置などのプロセスにおいて、高真空を得るために各種真空ポンプが適用されている。この種の真空ポンプには、クライオポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンポンプや油拡散ポンプ等がある。これらの真空ポンプのうち、油拡散ポンプは、ケーシングに納められた複数のノズルから下方に向けて超高速の油（シリコン油、鉱物油）の蒸気を噴出させた際、この油蒸気と気体分子とが衝突することによって、ケーシング上方の吸気口から入った気体分子を下方に押し出し、ケーシングの下方に位置付けられた排気口からこの気体分子を排出して高真空を得るものである。
【０００３】
このような構造の油拡散ポンプは、他の真空ポンプに比べて構造が簡単であり、廉価であることが好まれて使用されている反面、ノズルから噴出した油蒸気がノズルの上方の吸入口側へ侵入（逆流）することがある。このため、ノズルの上方の吸気口側には、吸入口側へ油蒸気が逆流しないように極低温に冷却したバッフル（トラップ）が設けられている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−２９６２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した油拡散ポンプにあっては、吸気口側へバッフル（トラップ）を設け、油蒸気が吸入口側へ逆流しないようにしているものの、一部の油蒸気がバッフルを通過し、吸入口へ逆流することが否めない。このため、吸入口と連通するバルブ室を備えた真空蒸着装置、半導体製造装置やスパッタリング装置などにあっては、逆流した油蒸気が製造物に付着する。そのためこれらの装置によって製造される製品の品質が低下するという問題があった。また、油蒸気の逆流によってバルブ室や蒸着室の内壁面に付着した油を定期的（例えば一週間に１回程度）に拭い落とす必要があり、保守上の手間が係るという問題があった。
【０００５】
また油拡散ポンプは、バッフルを冷却して油蒸気を固体（液体）に戻して回収・清掃する必要がある。このためには、例えば液体窒素を用いて極低温（マイナス１９６℃）でバッフルを冷却する必要があり、その冷却設備を設けなければならないという問題もあった。
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされてもので、その目的は、簡易にしてしかも質の高い高真空を得ることができる油拡散ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した目的を達成するためになされたものであり、筒状のケーシングに納められて、該ケーシングの下方に油蒸気を噴出する複数のノズルを備えた油拡散ポンプであって、前記複数のノズルの上方における前記ケーシングの軸心に駆動軸を位置付けて配設した電動機と、この電動機の駆動軸の周方向に配された複数枚の羽根からなる回転羽根とを具備し、前記電動機により回転駆動される前記回転羽根によって上記ケーシング内の前記ノズルの上方に飛散する上記油蒸気を前記ケーシングの下方に押し戻してなることを特徴としている。上述の油拡散ポンプは、ケーシングの吸気口側に設けられたバルブ室や蒸着室に侵入しようとする油蒸気（油粒子）が回転羽根を形成する羽根によって叩かれてケーシングの下方に押し戻される。また回転羽根に付着した油粒子は、高速回転する回転羽根に生じる遠心力を受けてケーシングの内壁に弾き飛ばされる。そして、冷却されたケーシングの壁面に到達すると、油蒸気は液体になりケーシング下方の貯油槽に戻される。一方、バルブ室や蒸着室の残留気体は、回転駆動される回転羽根によって油拡散ポンプ側へと送り込まれる。
【０００７】
好ましくは、前記回転羽根は、前記電動機により上記ケーシング内のガス圧における分子の平均自由行程を超える流速を得る回転速度で駆動されるものとして構成することが望ましい。
つまり上述の油拡散ポンプは、回転羽根が高速回転することによりマッハ１乃至２の流速を得ることができ、ケーシング内の圧力における気体の平均自由行程を超えることができる。それ故、バルブ室や蒸着室に侵入しようとする油は、ケーシングの下方に押し戻される。
【発明の効果】
【０００８】
以上、説明したように本発明の油拡散ポンプは、電動機の駆動軸に取り付けた複数枚の羽根からなる回転羽根を、複数のノズルの上方に位置付けて、回転羽根を高速回転させている。このため、ケーシングの吸気口側に設けられたバルブ室や蒸着室に逆流しようとする油蒸気（油粒子）を回転羽根によって叩き、ケーシングの下方に押し戻すことができる。さらには、バルブ室や蒸着室の内壁面に付着した油を定期的に拭い落とす作業を大幅に削減することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の油拡散ポンプは、回転羽根に付着した油粒子を高速回転する回転羽根に生じる遠心力によってケーシングの内壁に弾き飛ばして冷却し、液体に変化させてケーシング下方の貯油槽に戻している。このため、ケーシングの吸気口側に設けられたバルブ室や蒸着室に逆流しようとする油蒸気（油粒子）を防ぐと共に、この油を効果的に回収して循環再利用することができる。
【００１０】
また、回転羽根が高速回転しているので、ケーシング内の圧力における気体の平均自由行程を超えることができる。このため、バルブ室や蒸着室に逆流しようとする油蒸気（油粒子）をケーシングの下方に効果的に押し戻すことが可能となる等の優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る油拡散ポンプの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る油拡散ポンプを実施する一実施形態を示す拡散ポンプを含む主要部分の断面図である。図１の下側が油拡散ポンプの下方を示し、図１の上側が油拡散ポンプの上方を示す。尚、図１は、本発明に係る油拡散ポンプの一実施形態を示すものであって、図１によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１において１は、油拡散ポンプを納めるケーシングである。前記ケーシング１は、筒状の形態をなし、前記ケーシング１の上端部は、開放された吸気口１ａを備えている。前記吸気口１ａには、たとえばバルブ室２が連通されている。前記バルブ室２とケーシング１との連通箇所の外周には、鉢巻き状のフランジ２ａ、１ｂが設けられて、複数のボルト３ａ、ナット３ｂによって気密締結されている。
【００１３】
バルブ室２は、バルブ室２の上方に位置付けられたシリンダ２ｃによって油拡散ポンプ本体の上部吸気口側を密閉する弁体２ｂが上下動自在となるように構成されている。このバルブ室２は、例えば真空蒸着装置の蒸着室３０と油拡散ポンプの吸気口１ａとを連通するものであり、大気圧状態で真空蒸着装置の蒸着室３０に被加工物の出し入れを行う際には、シリンダ２ｃを駆動して弁体２ｂを最下部（油拡散ポンプの吸気口１ａ上）に位置付け、油拡散ポンプのケーシング１を密閉し、該ケーシング１内の高真空を維持する役割を担う。
【００１４】
一方、ケーシング１の下方側面には、吸気口１ａから流入した気体分子をケーシング１外に吐き出す排気口１ｃが設けられている。この排気口１ｃには、補助バルブ１２を介してケーシング１内の気体を吐き出す真空ポンプ４が設けられている。この真空ポンプ４は、油拡散ポンプによって蒸着室３０を高真空にするに先立ち、該蒸着室３０およびバルブ室２内の気体を排出して、１０［Ｐａ］程度の真空を作る役割も担っている。このためバルブ室２には、粗引きバルブ１３を介して真空ポンプ４が接続されている。
【００１５】
ちなみに真空ポンプ４は、例えばロータリ式の真空ポンプが用いられ、上述したように油拡散ポンプ起動前に粗引きバルブ１３を開放して蒸着室３０およびバルブ室２内を真空引き（粗引き）すると共に、油拡散ポンプの稼働中は、粗引きバルブ１３を閉じ、補助バルブ１２を開放してケーシング１内の残留気体を排出する補助的な役割も担っている。
またケーシング１の内側の底部は、油（シリコン油や鉱物油等）５を蓄える貯油槽６を備えている。貯油槽６の上方には同心円筒からなる複数のチムニ７が設けられている。これらチムニ７の先端には、それぞれ先細のノズル８を備えている。この各ノズル８は、それぞれケーシング１内の下方に向けられている。またケーシング１の底面部の貯油槽６には、ケーシング１を底から加熱するヒータ９、およびこのヒータに電力を供給する電源部１０が設けられている。このヒータ９は、貯油槽６に蓄えられた油５（作動油）を加熱してチムニ７内に油蒸気５ａを送り、チムニ７の先端部に設けられた各ノズル８から、超高速の油蒸気５ａをケーシング１内に噴出させる役割を担っている。
【００１６】
ケーシング１の外壁側面には、スパイラル状の円管１１が設けられている。前記円管１１の内部には、冷却水が循環し、ケーシング１の内壁側面を冷却する。そして複数のノズル８からそれぞれ噴出された油蒸気５ａが内壁側面に到達すると、この油蒸気５ａは、冷却されて液体に変化し、ケーシング１の下方に設けられた貯油槽６に戻る。そして、再びヒータ９で加熱されて油蒸気５ａとなり、以降、循環を繰り返す。
【００１７】
このように構成された油拡散ポンプにおいて、本発明にかかる油拡散ポンプが特徴とするところは、吸気口１ａとバルブ室２との間、具体的には、複数のノズル８の上方におけるケーシング１の軸心に駆動軸２０ａを位置付けて配設した電動機２０と、前記電動機２０の駆動軸２０ａの周方向に配された複数枚の羽根２１ａからなる回転羽根２１とを設けた点、電動機２０により回転駆動される回転羽根２１によってケーシング１内のノズル８の上方に飛散する油蒸気５ａをケーシング１の下方に押し戻す点にある。ちなみに回転羽根２１は、図２に示すように同一形状の羽根２１ａを複数備え、電動機２０の駆動軸２０ａの周方向に所定の角度（例えば１０度）毎に配置したものである。
【００１８】
このような特徴ある本発明の油拡散ポンプについて、その作動を説明する。まず油拡散ポンプを稼働させるのに先立って、真空ポンプ４にて予めバルブ室２と蒸着室３０および
ケーシング１内の真空度を例えば１０［Ｐａ］程度まで真空引きする。次いで、バルブ室２の弁体２ｂをシリンダ２ｃを駆動することによって上方に引き上げると共に、電動機２０を回転させて回転羽根２１に対して軸心廻りの回転駆動力を与える。例えば回転羽根２１の直径が６６０ｍｍある場合、電動機の回転速度は、毎分１６０００回転とする。このとき、回転羽根２１の周速度は、毎秒５５３ｍに達し、マッハ１乃至２の流速を得ることができる。
【００１９】
つまり回転羽根２１がもたらす流速は、ケーシング１内の気体圧力の状態において、気体分子の平均自由行程（ミーンフリーパス）を超えることになる。すると、ノズル８から噴出した油蒸気５ａは、回転羽根２１を構成する複数枚の羽根２１ａによって叩かれるようにして、ケーシング１の下方へと押し戻される。また、回転羽根２１の各羽根２１ａに付着した油は、高速で回転する回転羽根２１の遠心力によって外周方向へと飛ばされ、冷却されたケーシング１の内壁面に付着して液体になり、ケーシング１の貯油槽６へと戻される。またバルブ室２内の残留気体分子は、高速回転する回転羽根２１によってケーシング１内方向へ吸引されて排気口１ｃから排出される。
【００２０】
かくして、上述したように構成された油拡散ポンプによれば、回転羽根２１を駆動軸２０ａに取り付けた電動機２０を複数のノズル８の上方におけるケーシング１の軸心に駆動軸２０ａを位置付けて、回転羽根２１を高速回転させているので、ケーシング１の吸気口１ａ側に設けられたバルブ室２に侵入しようとする油蒸気（油粒子）５ａを回転羽根２１によって叩き、ケーシング１の下方に押し戻すことができる。このため、バルブ室２の内壁面に付着する油を大幅に削減することができ、それ故、この油を拭い取る定期的な清掃作業を削減または省略することが可能となる。
【００２１】
また、回転羽根２１に付着した油粒子は、高速回転する回転羽根２１に生じる遠心力を受けてケーシング１の内壁にはじき飛ばされると共に、この油粒子は、冷却されたケーシング１の内壁面に到達して液体になるので、ケーシング１下方の貯油槽６に戻すことができる。
また、回転羽根２１が高速回転しているので、回転羽根２１がもたらす流速は、マッハ１乃至２に達し、ケーシング１内の圧力における気体の平均自由行程を超えることができる。このため、バルブ室２に侵入しようとする油５をケーシングの下方に効果的に押し戻すことが可能となる等、油拡散ポンプの排気速度に回転羽根の排気速度が加算されるので、実用上多大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る油拡散ポンプの主要構造を示す断面図。
【図２】図１に示す油拡散ポンプに適用される回転羽根をケーシングに取り付ける様子を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１    ケーシング
２    バルブ室
５ａ  油蒸気
８    ノズル
２０    電動機
２０ａ  駆動軸
２１    回転羽根
２１ａ  羽根
【図１】
2006083750.tif 000003
【図２】
2006083750.tif 000004